Luận Văn Nghiên cứu một số kỹ thuật tạo cảnh trong game. Ứng dụng xây dựng game Sonic Run

LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của công nghệ mô phỏng và giải trí, ngày càng có nhiều ứng dụng đồ họa và trò chơi 3D được xây dựng nhằm phục vụ mục đích nghiên cứu, mô phỏng và giải trí Cùng với đó, công nghệ phần cứng cũng phát triển rất nhanh, đặc biệt là các phần cứng xử lý đồ họa có thể lập trình được và các ngôn ngữ lập trình trên các phần cứng này. Tuy nhiên, để xây dựng một ứng dụng đồ họa và trò chơi 2D đảm bảo các yêu cầu: hỗ trợ một dải phần cứng và phần mềm (cụ thể là hệ điều hành) lớn, có khả năng lựa chọn API đồ họa mức thấp (OpenGL, OpenGL ES ), dễ dàng quản lý và phát triển các tài nguyên. Từ những yêu cầu trên, nhóm em đã quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu một số kỹ thuật tạo cảnh trong game. Ứng dụng xây dựng game Sonic Run”.
Xuất phát từ thực tế đó, đề tài này tập trung nghiên cứu xây dựng các kỹ thuật tạo cảnh trong game. Tập trung nghiên cứu các kỹ thuật, đưa ra được các phương pháp tối ưu để tạo cảnh, sau đó áp dụng vào game thực tế. Khi phát triển các ứng dụng game 2D, người lập trình không cần phải quan tâm đến quá trình quản lý tài nguyên, cũng như xử lý đồ họa ở mức thấp bên dưới. Thay vào đó, họ chỉ cần tập trung vào quản lý ở mức lôgíc các thành phần của ứng dụng, hoặc thêm mới các thành phần dựa trên thành phần cơ sở do hệ thống cung cấp.
Đến thời điểm hiện tại, nhóm đã hoàn thành việc nghiên cứu xây dựng cảnh và đã ứng dụng thành công vào game Sonic Run. Do chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc xây dựng game nên vẫn còn một vài thiếu sót. Trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục để phát triển hoàn thiện hơn nữa.

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
LỜI CẢM ƠN 2
MỤC LỤC 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 6
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 7
DANH MỤC BẢNG BIỂU 8
CHƯƠNG 1: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 9
1.1 Giới thiệu chung 9
1.2 Tổng quan về thư viện Box2D 11
1.2.1 Giới thiệu về Box2D 11
1.2.2 Các thành phần chính trong Box2D 12
1.2.2.1 Rigit Body 12
1.2.2.2 Fixture 12
1.2.2.3 World 13
1.3 Tổng quan về thư viện OpenGL ES 15
1.3.1 Giới thiệu về OpenGL ES 15
1.3.2 Các kỹ thuật cơ bản với OpenGL ES 15
1.3.2.1 Nhập dữ liệu từ bàn phím 15
1.3.2.2 Dựng hình (Rendering) 15
1.3.2.3 Phép chiếu song song (Orthographic Projection) 16
1.3.2.4 Màu sắc và tạo bóng (Color and Shader) 16
1.3.2.5 Các phép biến đổi (Transform) 16
1.3.2.6 Chiều sâu (Depth) 17
1.3.2.7 Ánh sáng (Lighting) 17
1.4 Tổng quan về thư viện Free Type 2 17
1.5 Tổng quan về thư viện irrKlang 19
1.6 Một số kỹ thuật tạo cảnh trong game 20
1.4.1 Các khái niệm 20
1.4.1.1 Tile 20
1.4.1.2 Sprite sheet 21
1.4.1.3 Frame 21
1.4.1.4 Map 21
1.4.2 Kỹ thuật lọc màu 21
1.4.3 Kỹ thuật cuộn map 21
1.4.4 Kỹ thuật phát hiện va chạm 22
1.4.4.1 Phát hiện va chạm giữa 2 hình tròn 22
1.4.4.2 Phát hiện va chạm hai hình tứ giác 23
1.4.4.3 Phát hiện va chạm giữa hình tròn và hình tứ giác 23
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ GAME SONIC RUN 24
2.1 Phát biểu bài toán 24
2.2 Xây dựng kịch bản 24
2.3 Đặc tả các yêu cầu với game SonicRun 25
2.3.1 Xác định actor và mô hình use case. 25
2.3.1.1 Danh sách Actor 25
2.3.1.2 Sơ đồ Use Case 26
2.4 Thiết kế xử lý 27
2.5 Thiết kế giao diện 29
2.6 Thiết kế các thuật toán 31
2.6.1 Cách quản lý tài nguyên trong game 2D. 31
2.6.2 Thuật toán vẽ các đối tượng lên màn hình game 42
2.6.3 Các thuật toán tạo cảnh sử trong game 42
2.6.4 Thuật toán quản lý thời gian, tính điểm, tăng độ khó trong game 42
CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM 44
3.1 Môi trường phát triển: 44
3.1.1 IDE: 44
3.1.2 Quản lý source code: 45
3.2 Một số giao diện và chức năng 46
3.2.1 Giao diện chính 46
3.2.2 Giao diện Kết thúc game 46
3.2.3 Giao diện tạm dừng 47
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 48
4.1 Kết luận 48
4.2 Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo 48